Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Использование линзы Френеля в светодиодных источниках локального освещения для оптимизации распределения освещённости рабочей плоскости
Get PDFFor widely used LED sources there is a sharp decrease in the illumination of the working plane from the center to the edge. The purpose of this study was to analyze the effectiveness of Fresnel lenses usage as a fairly simple and technological element to increase the uniformity of illumination created by LED lamps of local lighting.A method has been developed for calculating of the distribution of illumination created by the combination of “LED matrix – Fresnel lens” when the distance between the lens and the matrix is less than the focal length of the lens. Comparison of the calculation results and experiments for the case when the lens is located at a distance of 50 cm from the working plane indicates the correctness of the developed calculation method. This made it possible to use this technique to solve the problem of improved uniformity of illumination distribution in the working plane of local lighting LED sources.It was found that the change in the distance between the matrix and the lens in the range of 0.5–1.5 cm affects the maximum illumination and its uniformity to a lesser extent than the change in focal lengths in the range of 10–100 cm. Analytical dependences of the uniformity of the working surface illumination as a function of the Fresnel lens focal length and its distance to the LED matrix were obtained for three cases. In the first case one lens is used for the entire matrix while the axes of symmetry of the light intensity curves of LEDs are parallel to the axis of the lens. In the second case one lens is also used for the entire matrix, but the continuations of the axes of symmetry of the light intensity curves pass through the front focus of the lens. In the third one an individual Fresnel lens is used for each LED. It is established that for all three cases dependencies have almost the same character. Therefore, the choice of using one of these three options may be due to manufacturability, cost-effectiveness, thermal stability, and other considerations.Calculations using the above-mentioned analytical dependences made it possible to determine values of the parameters of the “LED matrix – Fresnel lens” system at which the indicators of illumination and uniformity meet the standards’ requirements.Для широко используемых светодиодных источников света имеет место резкий спад освещённости рабочей плоскости от центра к краю. Целью настоящего исследования являлся анализ эффективности применения линз Френеля как достаточно простого и технологичного элемента для увеличения равномерности освещённости, создаваемой светодиодными светильниками локального освещения.Разработана методика расчёта распределения освещённости, создаваемой комбинацией «светодиодная матрица – линза Френеля», когда расстояние между линзой и матрицей меньше фокусного расстояния линзы. Сравнение результатов расчёта и экспериментов для случая, когда линза располагается на расстоянии 50 см от рабочей плоскости, свидетельствует о корректности разработанной методики расчёта. Это позволило использовать данную методику для решения задачи повышения равномерности освещённости рабочей плоскости в светодиодных источниках локального освещения.Установлено, что изменение расстояния между матрицей и линзой в диапазоне 0,5–1,5 см влияют на максимальную освещённость и её равномерность в меньшей степени, чем изменение фокусных расстояний в пределах 10–100 см. Получены аналитические зависимости равномерности освещённости рабочей поверхности как функции фокусного расстояния линзы Френеля и её расстояния до светодиодной матрицы для трёх случаев. В первом случае используется одна линза для всей матрицы, при этом оси симметрии кривых силы света светодиодов параллельны оси линзы. Во втором случае также используется одна линзы для всей матрицы, но продолжения осей симметрии кривых силы света проходят через передний фокус линзы. В третьем – для каждого светодиода используется индивидуальная линза Френеля. Установлено, что для всех трёх случаев зависимости имеют практически одинаковый характер. Поэтому выбор использования одного из трёх вариантов может быть обусловлен технологичностью, экономичностью и термической устойчивостью и др.Расчёты с использованием выше упомянутых аналитических зависимостей позволили определить значения параметров системы «светодиодная матрица – линза Френеля», при которых показатели освещённости и равномерности соответствуют требованиям стандартов
Анализ состояния электрических машин путём измерения межвиткового сопротивления в его обмотках
Get PDFDiagnostic methods applied in the industry do not allow to control the state of electrical machines windings in working condition and to fix the defect formation in them at the early stages of development. The aim of the work was to develop a method and construct a device that allows measuring interturn resistances in the electrical machines’ windings without the need to remove it from the technological process, and thereby assess its current and future performance.A block diagram of a device for measuring of interturn resistances in the electrical machines’ windings has been developed, a method has been described, and an algorithm for carrying out diagnostic procedures has been developed. Also, as a result of the study, mathematical dependencies were determined that characterize the main operations performed by the device and a mathematical model was developed for obtaining of the interturn resistance value in the diagnosed windings from the value of the measured phase difference for the AIR63V4U3 asynchronous motor.The developed method and a device based on it allow measuring interturn resistances in the electrical machines’ windings without the need to remove it from the technological process and fix the beginning of defect formation, and, thereby, evaluate its current and future performance in real time. Применяемые в промышленности методы диагностики не позволяют проконтролировать состояние обмоток электрических машин в рабочем состоянии и зафиксировать дефектообразование в них на ранних стадиях развития. Целью работы являлась разработка метода и построение прибора, позволяющего проводить измерение межвитковых сопротивлений в обмотках электрических машин, в том числе без изъятия его из технологического процесса, и тем самым проводить оценку текущей и дальнейшей работоспособности.Разработана структурная схема прибора для измерения межвитковых сопротивлений в обмотках электрических машин, описан метод и построен алгоритм проведения диагностических процедур. Также в результате исследования определены математические зависимости, характеризующие основные операции, выполняемые устройство, и разработана математическая модель получения значения межвиткового сопротивления в диагностируемых обмотках по значению измеренной разности фаз для асинхронного двигателя АИР63В4У3.Разработанный метод и прибор на его основе позволяют проводить измерение межвитковых сопротивлений в обмотках электрических машин, в том числе без изъятия его из технологического процесса, и фиксировать дефектообразование на ранних стадиях развития, и тем самым оценивать в режиме реального времени его текущую и дальнейшую работоспособность
Оптимальные режимы печати и постобработки полимерных изделий, полученных по SLA-технологии аддитивного производства
Get PDFInnovative production technologies, such as additive synthesis, is inextricably linked with the development of methods for assessing the quality of manufactured products. At the initial stage of introducing of new production methods into various industries, the most studied and widely used control methods are usually used. In most cases these are standard destructive tests. As an alternative to standard tensile tests used to evaluate the elastic and strength properties of polymer products produced using SLA-technology, the dynamic indentation method is studed in this work. Using the samples of the high-temperature photopolymer resin High Temp RS-F2-HTAM-01, the possibility of optimizing 3D printing methods and post-processing modes based on dynamic indentation data is shown. It has been shown that non-pigmented photopolymers are most susceptible to embrittlement due to their ability to transmit UV radiation into the volume of the synthesized material. It was found that the embrittlement of a polymer material has a lesser effect on the result of measuring its dynamic hardness than on its tensile strength. It has been established that post-curing of polymer products at high temperatures (up to 160 °C) and UV radiation with a power of 39 W can increase their strength and elastic modulus by 170 % and 85 %, respectively, compared to the state before treatment. It has been proven that the sensitivity of the dynamic indentation method to changes in the physical and mechanical characteristics of products obtained using SLA-technology under various types and modes of their post-processing is comparable to the sensitivity of standard tensile tests. Появление инновационных производственных технологий, таких как аддитивный синтез, требует одновременного развития методов оценки качества выпускаемой продукции. На начальном этапе внедрения новых способов производства в различные отрасли промышленности, как правило, применяют наиболее изученные и широко используемые на практике методы контроля. В большинстве случаев это стандартные разрушающие испытания. В качестве альтернативы стандартным испытаниям на растяжение, применяемым для оценки упругих и прочностных свойств полимерных изделий, полученных по SLA-технологии, в работе предложен метод динамического индентирования. На примере высокотемпературной фотополимерной смолы High Temp RS-F2-HTAM-01 показана возможность оптимизации способов 3D-печати и режимов постобработки на основании данных динамического индентирования. Показано, что наибольшему охрупчиванию подвержены непигментированные фотополимеры из-за своей возможности пропускать УФ-излучение в объём синтезированного материала. Выявлено, что охрупчивание полимерного материала в меньшей мере сказывается на результате измерения его динамической твёрдости, чем предела прочности при растяжении. Установлено, что доотверждение полимерных изделий при высоких температурах (вплоть до 160 °С) и УФ-излучении мощностью 39 Вт позволяет повысить их прочность и модуль упругости на 170 % и 85 % соответственно, по сравнению с состоянием до обработки. Доказано, что чувствительность метода динамического индентирования к изменению физико-механических характеристик изделий, полученных по SLA-технологии при различных видах и режимах их постобработки, сопоставима с чувствительностью стандартных испытаний на растяжение
Эксплуатационные характеристики исследовательских и испытательных стендов и установок с тяжёлыми жидкометаллическими теплоносителями
Get PDFThe topic of research stands on heavy liquid metal coolants is currently undergoing a rebirth. Experimental stands have been built, for example, LILLA SCK CEN (Center for Nuclear Research in Belgium, Mol). This is one of the most famous stands that uses heavy liquid metal heat carriers. But a sufficiently complete description of the equipment line-up and the application of specific solutions for monitoring and maintaining the operability of the stands at the heavy liquid metal coolants is not published in the open press. Most likely, this is due to the specifics of research where there is a sufficient amount of secrecy. The aim of the work was to conduct a comprehensive review of various equipment use in this field. This will make it possible to plan more efficient composition of new research stands at heavy liquid metal coolants and avoid unnecessary mistakes when operating them. Heavy liquid metal heat carriers of nuclear power plants such as lead, eutectic lead-bismuth alloy, lead-lithium, gallium alloys differ significantly in their physicochemical properties from traditional and well-studied, widely used water, sodium, as well as liquid salt heat carriers, potassium, gases (helium, etc.).Тема исследовательских стендов на тяжёлом жидкометаллическом теплоносителе в данное время переживает второе рождение. Построены экспериментальные стенды, к примеру, LILLA SCK CEN (Центр ядерных исследований в Бельгии, г. Мол). Это один из наиболее известных стендов, который использует тяжёлые жидкометаллические теплоносители. Но достаточно полного описания компоновки оборудования и применения конкретных решений для контроля и поддержания работоспособности стендов на тяжёлом жидкометаллическом теплоносителе не публикуется в открытой печати. Скорее всего это связано со спецификой производства. Целью работы являлось проведение комплексного обзора применения разнопланового оборудования в этой тематике. Это позволит более эффективно планировать состав новых исследовательских стендов на тяжёлом жидкометаллическом теплоносителе и избежать ненужных ошибок при их эксплуатации. Тяжёлые жидкометаллические теплоносители атомных энергетических установок такие как свинец, эвтектический сплав свинец-висмут, сплавы свинец-литий, галлий существенно отличаются по своим физико-химическим свойствам от традиционных и хорошо изученных, таких как водяной теплоноситель, натрий, калий и газовые теплоносители (гелия и др.).
Применение преобразования Хафа для контроля дисперсности накладывающихся частиц и их агломератов
Get PDFThe dispersion control of micro- and nanoparticles by their images is of great importance for ensuring the specified properties of the particles themselves and materials based on them. The aim of this article was to consider the possibilities of using the Hough transform for dispersion control of overlapping particles and their agglomerates. Analysis of the application of the Hough transform for overlapping particles and their agglomerates showed the following. The particularities of the conventional implementation lead to the preferred registration of large particles, the shift of the centers of overlapping particles, and the distortion of the size values. To use the Hough transform correctly, fine-tuning of all its parameters is required. To automate this process, the dependences of the number and size of particles recorded in the image on the parameters of the Hough transform was investigated. The studies were carried out on test images with a known number and size of particles. The results showed that when the threshold parameters of the Hough transform change, the number of detected particles stabilizes near their optimal values. When the size range of particles detected by the Hough transform changes, the histogram of the particle size distribution changes. In this case, the optimal width of the range is determined by the most stable extremes of the histogram. The maximum center-to-center distance is set at least half of the optimal range. The configuration algorithm is described and implemented. It implies repeatedly running the Hough transform with different combinations of parameters. The algorithm includes stages of coarse and fine-tuning, which allows to getting closer to the optimal parameters. The efficiency of the algorithm has been confirmed on test and real images. Tests have shown that the errors in determining the size and number of particles of the multi-pass Hough transform are on the same level or exceed these indicators for analog methods.Контроль дисперсности микро- и наночастиц по изображениям имеет большое значение для обеспечения заданных свойств самих частиц и материалов на их основе. Целью данной работы являлось исследование возможностей применения преобразования Хафа для контроля дисперсности накладывающихся частиц и их агломератов. Анализ применения преобразования Хафа для накладывающихся частиц и их агломератов показал следующее. Особенности конвенциональной реализации приводят к предпочтительной регистрации больших частиц, смещению центров перекрывающихся частиц, искажению размеров. Для корректного использования преобразования Хафа требуется точная настройка всех его параметров. Для автоматизации такой настройки исследованы зависимости количества и размера регистрируемых на изображении частиц от параметров преобразования Хафа. Исследования проводились на тестовых изображениях с известным количеством и размерами частиц. Результаты показали, что при изменении пороговых параметров преобразования Хафа число регистрируемых частиц стабилизируется вблизи их оптимальных значений. При изменении диапазона размеров, регистрируемых преобразованием Хафа частиц изменяется гистограмма распределения частиц по размерам. При этом оптимальная ширина диапазона определяется по наиболее устойчивым экстремумам гистограммы. Максимальное межцентровое расстояние устанавливается не менее половины оптимального диапазона. Описан и реализован алгоритм настройки, подразумевающий многократный запуск преобразования Хафа с различными комбинациями параметров. Алгоритм включает этапы грубой и точной настройки, позволяющие точнее приблизится к оптимальным параметрам. Работоспособность алгоритма подтверждена на тестовых и реальных изображениях. При этом погрешности определения размеров и количества частиц многопроходового преобразования Хафа находятся на одном уровне или превосходят данные показатели у методов-аналогов
Видеоспектральные методы и средства мониторинга контролируемых параметров лесных пожаров и аварий, связанных с разливом нефтепродуктов
Get PDFThe main results of the creation of the domestic complex “Vizir” for measuring bidirectional spectropolarization reflection coefficients and brightness of natural and artificial objects were presented in the article. Its purpose, composition and main technical parameters were indicated.Spectral-polarization studies of the characteristics of samples that simulates objects (pollution) of natural (forest fires) and man-made (oil spills) emergencies were performed with the help of complex “Vizir” using polarizing nozzles under various conditions (angles of illumination, observation, pollution concentration, the time that passed since the contamination, the degree of wood thermal damage). The results of studies made it possible to increase the accuracy of identification of monitoring objects in emergency zones up to two times.The main provisions of the two developed methods were outlined. The first method was methodology for determination of the controlled parameters of forest fires by means of aviation monitoring, which makes it possible to record the maximum values of the degree of polarization of reflected radiation for coal 30–40 % and for semi-coal 15–20 % in the wavelength range from 0.5 to 0.7 μm. The second one was methodology for determination of the controlled parameters of man-made emergencies with oil spills by means of aviation monitoring, which makes it possible to record the maximum values of the degree of polarization of an oil spill on water: 40–50 % at optimal view angles close to specular in relation to the angle of solar radiation incidence.The developed methods were introduced into the activities of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of Belarus to make the right management decisions to eliminate emergency situations and their consequences.В статье приведены основные результаты создания комплекса «Визир» для измерений двунаправленных спектрополяризационных коэффициентов отражения и яркости природных и искусственных объектов, указаны его назначение, состав и основные технические параметры.Рассмотрены результаты спектрально-поляризационных исследований характеристик образцов, имитирующих объекты (загрязнения) чрезвычайных ситуаций природного (лесные пожары) и техногенного (разлив нефтепродуктов) характера, выполненных на данном комплексе с использованием поляризационных насадок при различных условиях (углах освещения, наблюдения, концентрации загрязняющих веществ, времени, прошедшем после загрязнения, степени термического повреждения древесины). Использование полученных результатов позволяет до 2-х раз повысить точность идентификации объектов мониторинга зон чрезвычайных ситуаций.Изложены основные положения двух разработанных методик. Первая – методика определения контролируемых параметров лесных пожаров посредством авиационного мониторинга, позволяющая в диапазоне длин волн от 0,5 мкм до 0,7 мкм регистрировать максимальные значения степени поляризации отражённого излучения для гари 30–40 % и для горельника 15–20 %. Вторая – методика определения контролируемых параметров техногенных чрезвычайных ситуаций, связанных с разливом нефтепродуктов, посредством авиационного мониторинга, позволяющая регистрировать максимальные значения степени поляризации нефтяного разлива на воде: 40–50 % при оптимальных углах наблюдения, близких к зеркальным по отношению к углу падения солнечного излучения.Разработанные методики внедрены в деятельность Министерства чрезвычайных ситуаций Республики Беларусь для принятия правильных управленческих решений по ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий
Оптимизация параметров намагничивающего устройства электромагнитно-акустического преобразователя для контроля легированных сталей
Get PDFContactless electromagnetic-acoustic transducers have a set of significant advantages over contact transducers, but at the same time they have significant disadvantages that require the development of effective magnetizing devices. Compared to magnetizing devices that are using permanent magnets, electric current magnetization devices are easily removed from the object of testing and cleaned from contamination by metal particles. Unfortunately, such transducers have significant dimensions and weight.A transducer containing a magnetic circuit magnetized by an electric current coil and two independent electromagnetic inductors located in the gap between the central part of the magnetic circuit and the object of testing has been developed. Inductors are two flat coils, each of them has form like a butterfly. The inductor conductors located in the working area have mutually perpendicular directions; they allow exciting and receiving the transversely polarized acoustic waves without rearranging the transducer. In order to reduce the overall dimensions and mass of the transducer, the mass and dimensional parameters of the magnetizing device were optimized for operating conditions when the magnetization of the object of testing and measurement are performed during the active measurement phase. During the passive measurement phase, which is three times longer than the active phase in time, the magnetizing device cools down. The cyclic mode with alternating active and passive phases made it possible to reduce the weight of the transducer by more than 3 times. In the working area of the transducer with a size of 15×15 mm, with a gap of 1 mm between the magnetic field concentrator and the object of testing, a field with a normal component of 2.4 T is created. The transducer has protection of the magnetization device from overheating, and the cyclic mode of operation allows for continuous performance of up to 30 measurements per minute at an ambient temperature of 20 °C.The developed magnetizing device can be used in solving a number of problems of structuroscopy, thickness measurement, flaw detection by electromagnetic-acoustic methods based on accurate measurement of the propagation time of elastic waves in the object of testing. Бесконтактные электромагнитно-акустические преобразователи обладают набором значительных преимуществ по сравнению с контактными преобразователями, но при этом у них есть существенные недостатки, требующие разработки эффективных намагничивающих устройств. По сравнению с устройствами намагничивания на постоянных магнитах устройства намагничивания электрическим током легко снимаются с объекта контроля и очищаются от загрязнения металлическими частицами. К сожалению, такие преобразователи имеют значительные габариты и массу.Разработан преобразователь, содержащий магнитопровод, намагничиваемый катушкой с электрическим током, и два независимых электромагнитных индуктора, расположенных в зазоре между центральной частью магнитопровода и объектом контроля. Индукторы представляют собой две плоские катушки, каждая из которых выполнена в виде бабочки. Проводники индукторов, расположенные в рабочей области, имеют взаимно перпендикулярные направления; с их помощью можно эффективно возбуждать и регистрировать поперечно поляризованные акустические волны без перестановки преобразователя. С целью уменьшения габаритных размеров и массы преобразователя произведена оптимизация массогабаритных параметров намагничивающего устройства для условий эксплуатации, когда намагничивание объекта контроля и измерения производятся во время активной фазы измерения. Во время пассивной фазы измерения, в три раза превышающей активную фазу по времени, происходит остывание намагничивающего устройства. Циклический режим с чередованием активной и пассивной фаз позволил уменьшить вес преобразователя более чем в 3 раза. В рабочей зоне преобразователя размером 15×15 мм при зазоре в 1 мм между концентратором магнитного поля и объектом контроля создаётся поле с нормальной компонентой в 2,4 Тл.Преобразователь содержит защиту устройства намагничивания от перегрева, а циклический режим работы позволяет обеспечить непрерывную производительность до 30 измерений в минуту при температуре окружающей среды 20 ºС.Разработанное намагничивающее устройство может быть использовано при решении ряда задач структуроскопии, толщинометрии, дефектоскопии электромагнитно-акустическими методами, основанными на точном измерении времени распространения упругих волн в объекте контроля
Универсальный цифровой зондовый электрометр для контроля полупроводниковых пластин
Get PDFNon-contact electrical methods are widely used for research and control of semiconductor wafers. The methods are usually based on surface potential measurement (CPD) in combination with illumination and/or deposition of charges on the sample using a corona discharge, and are also based on the measurement of surface photo-emf. By photo-EMF (SPV) it is possible to determine the lifetime of minor charge carriers, their diffusion length and detect traces of heavy metals on the surface. In addition, using photo-EMF it is possible to determine the surface resistance of the plate, some parameters of the dielectric layer on the surface and barrier photo-EMF (JPV). Electrical performance results reflect the influence of near-surface characteristics on the final performance of devices. The aim of the work was to develop a universal digital probe electrometer that implements various non-contact electrical methods for analyzing semiconductor wafers, in which the change in operating modes and configuration, transmission of the received data, remote testing and calibration are carried out via digital local control channels. This paper describes a universal digital probe electrometer developed by the authors, which implements the above-described non-contact electrical methods for analyzing semiconductor wafers (CPD, SPV and JPV), in which the change in operating modes and configuration, transmission of the received data, remote testing and calibration are carried out via digital local control channels. Due to their high speed, electrical characterization methods are suitable for inspecting semiconductor wafers during production. The results of testing the developed probe electrometer in CPD, SPV and JPV modes are presented, which reflect the effectiveness of the proposed approaches.Для исследования и контроля полупроводниковых пластин широко используются бесконтактные электрические методы, основанные на измерении потенциала поверхности (CPD) в сочетании с освещением и/или осаждением зарядов на образец с помощью коронного разряда, а также на измерении поверхностной фото-ЭДС (SPV). По фото-ЭДС возможно определение времени жизни неосновных носителей заряда, их диффузионную длину и обнаружение следов тяжелых металлов на поверхности. Кроме того, с использованием фото-ЭДС возможно определение поверхностного сопротивления полупроводниковой пластины, некоторые параметры слоя диэлектрика на поверхности и барьерную фото-ЭДС (JPV). Результаты измерения электрических параметров отражают влияние приповерхностных характеристик на конечные характеристики устройств. Целью работы являлась разработка универсального цифрового зондового электрометра, реализующего различные бесконтактные электрические методы анализа полупроводниковых пластин, в котором передача полученных данных, изменение конфигурации, удалённое тестирование и калибровка осуществляются по цифровым каналам локального управления. В работе описан разработанный авторами универсальный цифровой зондовый электрометр, реализующий описанные выше бесконтактные электрические методы анализа полупроводниковых пластин (CPD, SPV и JPV). Управление электрометром, включающее передачу полученных данных, изменение конфигурации, удалённое тестирование и калибровка, осуществляется по цифровым каналам локального управления. Благодаря высокому быстродействию методы определения электрических характеристик подходят для контроля полупроводниковых пластин в процессе производства. Приведены результаты тестирования разработанного зондового электрометра в режимах CPD, SPV и JPV, отражающие эффективность предложенных подходов
Применение метода дифракции рентгеновских лучей для изучения напряжённого состояния поверхности металла при статическом и ударном деформировании
Get PDFStudy of the stress field in a plastic imprint and around it is of great practical importance. Processes similar to indentation are used in shot blasting to harden the surface of materials and generate compressive stresses in the surface layers. The purpose of this work was to study the change in the stress-strain state in the area of the plastic imprint with increasing load, in the transition from small to large deformations, as well as to study the change in stress at different strain rates.X-ray diffraction method was used to study the field of residual stresses generated on the surface of a plastically deformed region – in the zone of an imprint formed when a spherical indenter is pressed into the metal. An analysis of the change in the stress distribution with increasing load in the range of plastic imprint depths of 10–60 µm for steels and aluminum was made. Influence of the loading rate on the change in the values of residual stresses under normal contact of colliding bodies was studied. It is shown that the stress distribution has a complex character with areas of compression and tension of the metal and is determined by the ratio of the indentation depth to its diameter.The obtained experimental data make it possible to determine the choice of optimal modes of shot blasting, including for increasing the endurance limit of products.Изучение поля напряжений в пластическом отпечатке и вокруг него имеет большое прикладное значение. Процессы, подобные вдавливанию индентора, используются при дробеструйной обработке для упрочнения поверхности материалов и генерации сжимающих напряжений в поверхностных слоях. Целью работы являлось изучение изменения напряжённо-деформированного состояния в области пластического отпечатка при увеличении нагрузки, при переходе от малых деформаций к большим, а также изменения напряжения при различных скоростях деформации.Методом дифракции рентгеновских лучей изучено поле остаточных напряжений, сгенерированных на поверхности пластически деформированной области – в зоне отпечатка, образующегося при вдавливании в металл сферического индентора. Проанализировано изменение распределения напряжений при увеличении нагрузки в диапазоне глубин пластического отпечатка 10–60 мкм для сталей и алюминия. Изучено влияние скорости нагружения, при нормальном контакте соударяющихся тел, на изменение значений остаточных напряжений. Показано, что распределение напряжений имеет сложный характер с областями сжатия и растяжения металла и определяется соотношением глубины отпечатка к его диаметру.Полученные экспериментальные данные позволяют определять выбор оптимальных режимов дробеструйной обработки, в том числе для повышения предела выносливости изделий
Проект автономного микрокатера с лазерным устройством для оценки загрязнения микропластиком акватории водоёмов
Get PDFWater area pollution by microplastic particles smaller than 5 mm is a serious environmental problem. Usually, studies of water pollution are carried out by taking water samples with their further analysis in the laboratory. Therefore, study of the water areas for the presence of plastic with the identification of extensive pollution sites in real time is actual.The project of an autonomous unmanned research vehicle operating in water area and transferring the research data to the information processing center is discussed in the article. The device produces laser probing of the aquatic environment to detect polyethylene microparticles and to build maps of pollution sites in the studied water area.To implement the proposed project, the following tasks are solved:detection of plastic microparticles in the studied volume of the water environment where particle sizes are several orders of magnitude smaller than the studied water volume;identification of microparticles in presence of particles of other types of substances in the investigated water environment volume;estimation of the number particles’ in the studied water environmentA new approach which consists in creating an autonomous microboat that explores the water area along a route set from a control center located on the shore is proposed. The study involves the detection of microparticles in a certain volume of liquid flowing through a research tube installed in the bottom of the boat. There is a Schauberger tube in the central part of which particles are concentrated inside the tube. It makes possible to search for particles by laser probing with a wavelength about 3.5 μm, on which the peak absorption of light by polyethylene many times exceeds the water absorption.To ensure the energy efficiency of the microboat it is proposed to use a scheme for laser pulses combining using a fiber-optic delay line. This makes it possible to reduce the power consumption of the laser by almost an order of magnitude. The proposed project of the boat will make it possible to conduct studies of large water areas with the detection of plastic microparticles’ pollution sites. Examples of the used optical fiber, photodetector and laser source for the problem being solved are derived in the article.Загрязнение акваторий водоёмов частицами микропластика размером менее 5 мм является серьезной экологической проблемой. Обычно исследования загрязнений водоёмов проводят методом взятия проб воды с дальнейшей их оценкой в лаборатории. Поэтому актуальной является задача исследования акваторий водоёмов на наличие пластика в режиме реального времени с выявлением пятен обширных загрязнений.В статье рассматривается проект создания автономного беспилотного исследовательского аппарата, работающего в акватории водоёма, с передачей данных исследований в центр обработки информации. Аппарат производит лазерное зондирование водной среды для обнаружения микрочастиц полиэтилена и построения карт пятен загрязнений в исследуемой акватории водоёма.Для реализации предлагаемого проекта решаются следующие задачи:обнаружение микрочастиц пластика в исследуемом объёме водной среды, где размеры частиц на несколько порядков меньше исследуемого объёма;идентификация микрочастиц при наличии в исследуемом объёме водной среды частиц других видов веществ;оценка количества частиц в условном объёме водной среды.Предлагается новый подход, заключающийся в создании автономного микрокатера, который исследует акваторию водоёма по маршруту, задаваемому из центра управления, находящегося на берегу. Исследование предполагает обнаружение микрочастиц в определённом объёме жидкости, протекающей через исследовательскую трубу, установленную в днище катера. Внутри трубы расположена труба Шаубергера, в центральной части которой концентрируются частицы, что позволяет проводить поиск частиц при зондировании лазерным излучением с длиной волны около 3,5 мкм, на которой пиковое поглощение излучения полиэтиленом многократно превышает поглощение излучения водой.Для обеспечения энергоэффективности микрокатера предложено использовать схему сложения импульсов лазерного излучения с использованием оптоволоконной линии оптической задержки. Это позволяет почти на порядок уменьшить энергопотребление лазера. Предлагаемый проект катера позволит проводить исследования крупных водоёмов с определением пятен загрязнений микрочастицами пластика. В статье приведены примеры используемого оптоволокна, фотоприёмника и лазерного излучателя для решаемой задачи